Misurazione della Tensione – Come misurare la tensione
In fisica, la tensione è la differenza di potenziale elettrico tra due punti. Indicata con V, è definita come la quantità di energia di lavoro necessaria per spostare una unità di carica elettrica da un punto di riferimento (a) a un punto specifico (b) in un campo elettrico. La formula per la tensione è ΔV = Va – Vb.
Importanza del Potenziale Elettrico
Sebbene il concetto di potenziale elettrico sia utile per comprendere i fenomeni elettrici, sono misurabili solo le differenze nell’energia potenziale. Queste differenze sono misurate con un voltmetro, spesso utilizzando un potenziale di riferimento comune come il terreno del sistema. La tensione può rappresentare una fonte di energia o la perdita, dissipazione o accumulo di energia.
Voltmetro: Strumento per la Misurazione della Tensione
I voltmetri sono strumenti usati per misurare la differenza di potenziale elettrico tra due punti in un circuito elettrico. Per trovare la differenza di potenziale tra due punti nel circuito, i terminali del voltmetro sono connessi tra questi punti senza interrompere il filo. I voltmetri sono collegati in parallelo e disponibili in vari stili, alcuni alimentati separatamente (ad es. da una batteria) e altri alimentati dalla stessa fonte di tensione misurata. La loro funzionalità è solitamente integrata nei moderni multimetri.
L’Ideale e il Reale nei Voltmetri
Un voltmetro ideale avrebbe una resistenza infinita, così che il suo collegamento a un circuito non altererebbe le correnti. I voltmetri reali hanno sempre una resistenza finita, ma dovrebbero avere una resistenza abbastanza grande da non modificare apprezzabilmente le altre correnti nel circuito. I voltmetri che possono misurare una differenza di potenziale di 1 μV sono comuni e le sensibilità fino a 10-12 V possono essere raggiunte. I voltmetri digitali possono essere realizzati con un’alta precisione, tipicamente migliore dell’1%. Gli strumenti di test calibrati specialmente hanno maggiori precisioni.
Simbolo del Voltmetro nei Diagrammi di Circuito
Nei diagrammi di circuito, un voltmetro è rappresentato dalla lettera V in un cerchio, con due linee emergenti che rappresentano i due punti di misurazione.
Il Voltmetro e l’Analogia Idraulica
L’analogia idraulica, o analogia elettrico-fluida, è un’utile analogia tra idraulica ed elettricità, usata per insegnare e per coloro che faticano a capire il funzionamento dei circuiti. Questa analogia può essere applicata anche ai problemi di trasferimento del calore. La corrente elettrica è invisibile e i processi in gioco nell’elettronica sono spesso difficili da dimostrare, quindi i vari componenti elettronici sono rappresentati da equivalenti idraulici. Il rapporto tra tensione e corrente è definito (in dispositivi ohmici come
i resistori) dalla legge di Ohm. La legge di Ohm è analoga all’equazione di Hagen–Poiseuille, poiché entrambe sono modelli lineari che correlano flusso e potenziale nei rispettivi sistemi. L’elettricità (così come il calore) era originariamente intesa come una sorta di fluido, e i nomi di alcune quantità elettriche (come la corrente) derivano da equivalenti idraulici. La tensione è paragonabile alla differenza di pressione che spinge l’acqua attraverso un tubo. Viene misurata in volt (V). Questo modello assume che l’acqua scorra orizzontalmente, in modo che la forza di gravità possa essere ignorata. Pertanto, il voltmetro è equivalente alla misurazione della differenza di pressione.
Tipi di Voltmetri
I vari tipi di voltmetri sono determinati dal principio di costruzione e dai tipi di misurazione, che includono:
Voltmetro a Bobina Mobile con Magnete Permanente (PMM)
Voltmetro a Ferro Mobile
Voltmetro Digitale (DVM)
Elettrodinamometro
Voltmetro a Raddrizzatore
Voltmetro ad Induzione
Voltmetro Elettrostatico
Questi dispositivi forniscono metodi essenziali per la misurazione e l’analisi della tensione in diversi contesti elettrici ed elettronici.
